tf.keras 是 tensorflow2 引入的高封装度的框架,可以用于快速搭建神经网络模型,keras 为支持快速实验而生,能够把想法迅速转换为结果,是深度学习框架之中最终易上手的一个,它提供了一致而简洁的 API,能够极大地减少一般应用下的工作量,提高代码地封装程度和复用性。
Keras 官方文档:
https://tensorflow.google.cn/api_docs/python/tf
import
train, test
model = tf.keras.models.Sequential / class MyModel(Model) model=MyModel
model.compile
model.fit
model.summary
第一步:import 相关模块,如 import tensorflow as tf。
第二步:指定输入网络的训练集和测试集,如指定训练集的输入 x_train 和标签y_train,测试集的输入 x_test 和标签 y_test。
第三步:逐层搭建网络结构,model = tf.keras.models.Sequential()。或者使用继承类的方法
第四步:在 model.compile()中配置训练方法,选择训练时使用的优化器、损失函数和最终评价指标。
第五步:在 model.fit()中执行训练过程,告知训练集和测试集的输入值和标签、每个 batch 的大小(batchsize)和数据集的迭代次数(epoch)。
第六步:使用 model.summary()打印网络结构,统计参数数目。
Sequential 函数是一个容器,描述了神经网络的网络结构,在 Sequential函数的输入参数中描述从输入层到输出层的网络结构。
如:
拉直层:tf.keras.layers.Flatten()
- 拉直层可以变换张量的尺寸,把输入特征拉直为一维数组,是不含计算参数的层。
全连接层:
tf.keras.layers.Dense( 神经元个数, activation=”激活函数”, kernel_regularizer=”正则化方式”)
其中:
- activation(字符串给出)可选 relu、softmax、sigmoid、tanh 等
- kernel_regularizer 可选 tf.keras.regularizers.l1()、tf.keras.regularizers.l2()
卷积层:
tf.keras.layers.Conv2D( filter = 卷积核个数, kernel_size = 卷积核尺寸, strides = 卷积步长, padding = “valid” or “same”)
LSTM 层:
tf.keras.layers.LSTM()
常用如:
model = tf.keras.models.Sequential([
# tf.keras.layers.Dense(神经元个数, activation='激活函数', kernel_regularizer=正则化方式)
tf.keras.layers.Dense(3, activation='softmax', kernel_regularizer=tf.keras.regularizers.l2)
])
model.compile( optimizer = 优化器, loss = 损失函数, metrics = [“准确率”])
Compile 用于配置神经网络的训练方法,告知训练时使用的优化器、损失函数和准确率评测标准。
其中:
‘Sgd’or tf.keras.optimizers.SGD( lr=学习率,
decay=学习率衰减率,
momentum=动量参数)
‘Adagrad’or tf.keras.optimizers.Adagrad(lr=学习率,
decay=学习率衰减率)
‘Adadelta’or tf.keras.optimizers.Adadelta(lr=学习率,
decay=学习率衰减率)
‘Adam’or tf.keras.optimizers.Adam (lr=学习率,
decay=学习率衰减率)
‘mse’or tf.keras.losses.MeanSquaredError()
‘sparse_categorical_crossentropy or tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(from_logits=False)
# 损失函数常需要经过 softmax 等函数将输出转化为概率分布的形式。
# from_logits 则用来标注该损失函数是否需要转换为概率的形式,取 False 时表示已经转化为概率分布,取 True 时表示没有转化为概率分布,直接输出。
‘accuracy’:y_和 y 都是数值,如 y_=[1] y=[1]。
‘categorical_accuracy’:y_和 y 都是以独热码和概率分布表示。
如 y_=[0, 1, 0], y=[0.256, 0.695, 0.048]
‘sparse_categorical_accuracy’:y_是以数值形式给出,y 是以独热码形式给出。
如 y_=[1],y=[0.256, 0.695, 0.048]。
model.fit(训练集的输入特征, 训练集的标签, batch_size, epochs,
validation_data = (测试集的输入特征,测试集的标签),
validataion_split = 从测试集划分多少比例给训练集,
validation_freq = 测试的 epoch 间隔次数)
import os
os.environ['TF_CPP_MIN_LOG_LEVEL'] = '2'
import tensorflow as tf
import numpy as np
from sklearn import datasets
x_train = datasets.load_iris().data
y_train = datasets.load_iris().target
np.random.seed(116)
np.random.shuffle(x_train)
np.random.seed(116)
np.random.shuffle(y_train)
tf.random.set_seed(116)
model = tf.keras.models.Sequential([
# tf.keras.layers.Dense( 神经元个数, activation='激活函数', kernel_regularizer=正则化方式 )
tf.keras.layers.Dense(3, activation='softmax', kernel_regularizer=tf.keras.regularizers.l2())
])
# Model.compile( optimizer = 优化器, loss = 损失函数, metrics = ['准确率'])
model.compile(
# optimizer=tf.keras.optimizers.SGD(learning_rate=0.1),
optimizer=tf.keras.optimizers.SGD(lr=0.1),
loss=tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(from_logits=False),
metrics=['sparse_categorical_accuracy']
)
# model.fit(训练集的输入特征, 训练集的标签, batch_size, epochs,
# validation_data = (测试集的输入特征,测试集的标签),
# validataion_split = 从测试集划分多少比例给训练集,
# validation_freq = 测试的 epoch 间隔次数)
model.fit(x_train, y_train, batch_size=32, epochs=500, validation_split=0.2, validation_freq=20)
model.summary()
import os
os.environ['TF_CPP_MIN_LOG_LEVEL'] = '2'
import tensorflow as tf
from tensorflow.keras.layers import Dense
from tensorflow.keras import Model
from sklearn import datasets
import numpy as np
x_train = datasets.load_iris().data
y_train = datasets.load_iris().target
np.random.seed(116)
np.random.shuffle(x_train)
np.random.seed(116)
np.random.shuffle(y_train)
tf.random.set_seed(116)
class IrisModel(Model):
def __init__(self):
super(IrisModel, self).__init__()
self.d1 = Dense(3, activation='softmax', kernel_regularizer=tf.keras.regularizers.l2())
def call(self, x, training=None, mask=None):
# def call(self, x):
y = self.d1(x)
return y
model = IrisModel()
model.compile(optimizer=tf.keras.optimizers.SGD(lr=0.1),
loss=tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(from_logits=False),
metrics=['sparse_categorical_accuracy'])
model.fit(x_train, y_train, batch_size=32, epochs=500, validation_split=0.2, validation_freq=20)
model.summary()